Határtalan neutrínók

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Határtalan neutrínók"

Bence Bodnár
4 évvel ezelőtt
Látták:

1 Határtalan neutrínók Trócsányi Zoltán Eötvös Loránd Tudományegyetem és MTA-DE Részecskefizikai Kutatócsoport HTP utótalálkozó Budapest 218. december 8

2 Mottó A tudománynak azonban, hogy el ne satnyuljon, nem szabad gyakorlati célokat szem előtt tartani. Albert Einstein Az életnek azonban, hogy el ne satnyuljon, nem szabad gyakorlati célokat szem előtt tartani. TZ 2

3 Wolfgang Pauli jóslata béta-bomlásban látszik: n () p (+1) + e ( 1) energia lendület perdület megmaradása megköveteli egy további részecske keletkezését n () p (+1) +e ( 1) +anti-ν e () Wolfgang Pauli ( ) a Pauli kizárási elv felfedezéséért Marx György: a leptonszám megmarad

4 Csikai-Szalay kísérlet (1956) n () p (+1) + e ( 1) + anti-νe () elemi szinten: d ( 1/3) u (+2/3) + e ( 1) + anti-νe ()

5 Csikai-Szalay kísérlet (1956) ma az Atomki az Európai Fizikai Társulat történelmi emlékhelye

Elemi részecskék és kölcsönhatásaik Az anyagi részecskék három családja (fermionok) I II III tömeg töltés spin név 2,3 MeV/c 2 ⅔ ½ u u-kvark 1,27 GeV/c 2 ⅔ ½ c c-kvark 173 GeV/c 2 ⅔ ½ t t-kvark 1

6 Elemi részecskék és kölcsönhatásaik Az anyagi részecskék három családja (fermionok) I II III tömeg töltés spin név 2,3 MeV/c 2 ⅔ ½ u u-kvark 1,27 GeV/c 2 ⅔ ½ c c-kvark 173 GeV/c 2 ⅔ ½ t t-kvark 1 foton γ 125 GeV/c 2 H Higgsbozon Kvarkok 4,8 MeV/c 2 d d-kvark -⅓ ½ 95 MeV/c 2 s s-kvark -⅓ ½ 4,2 GeV/c 2 b b-kvark -⅓ ½ 1 g gluon neutrínó ízek Leptonok <2,2 ev/c 2 ν ½ e ν ½ µ,511 MeV/c 2 e -1 elektron <,17 MeV/c 2 elektronneutrínó müonneutrínó 15,7 MeV/c 2 µ ½ ½ <15,5 MeV/c 2 ½ ν τ tauneutrínó 1,777 GeV/c ½ τ müon tau 91,2 GeV/c 2 Z 1 Z-bozon 8,4 GeV/c 2 ± 1 1 W ± W-bozon Bozonok (kölcsönhatások)

Neutrínó-anyag kölcsönhatás a neutrínók csak a radioaktivitásért felelős gyenge erőt érzik: százezer neutrínó közül csak egy akad fenn a Földön (1274 km), a többi áthalad 12,74 m-en a fennakadás

7 Neutrínó-anyag kölcsönhatás a neutrínók csak a radioaktivitásért felelős gyenge erőt érzik: százezer neutrínó közül csak egy akad fenn a Földön (1274 km), a többi áthalad 12,74 m-en a fennakadás valószínűsége 1-11, tehát 1 12 neutrínónak kell a detektoron áthaladni ahhoz, hogy néhány ütközzön a detektor anyagával reaktor közelében van ilyen sok neutrínó: anti-νe () + p (+1) n () + e (+1) e + + e - 2γ n+cd Cd*+γ

8 Neutrínók észlelése Detektoraink az elektromos erőt érző, vagy a nehéz részecskéket észlelik β-bomlás elemi szinten: d ( 1/3) u (+2/3) + e ( 1) + anti-νe () megfordítva, elemi szinten: észlelt részecskék szintjén: töltéscserével (töltött áram kölcsönhatás): νe () +d (-1/3) u (+2/3) + e ( 1) νe () +d p (+1) + p (+1) + e ( 1) anti-νe () +u (+2/3) d (-1/3) + e (+1) anti-νe () +p (+1) n () + e (+1) νµ () +d (-1/3) u (+2/3) + µ ( 1) ν μ () +d p (+1) + p (+1) + μ ( 1) töltéscsere nélkül (semleges áram kölcsönhatás): νx () +d (-1/3) /u (+2/3) d (-1/3) /u (+2/3) + νx () νx () +d p + n + νx ()

9 Reines-Cowan kísérlet (1956) Savannah riveri atomreaktor közelében CdCl2 oldattal töltött tartály: hatáskeresztmetszet: mért: 6, m 2 számolt: m 2

10 A évi fizikai Nobel díj Frederick Reines ( ) a neutrínó létezésének közvetlen kimutatásáért

Davis kísérlete (1968-1993) Homestake aranybányában (148m

Eseményszám egysége: 1 SNU = 1 esemény/1 36 Cl mag/sec

11 Davis kísérlete ( ) Homestake aranybányában (148m felszín alatt) 615 t perklóretilénnel töltött tartály: Eseményszám egysége: 1 SNU = 1 esemény/1 36 Cl mag/sec eseményszám: mért: 2,56 ±,23 SNU (17 Ar/7 nap) becsült: 8,2 ± 1,8 SNU Nap-neutrínó rejtély

12 A 22. évi fizikai Nobel díj Raymond Davis Jr. Masatoshi Koshiba ( ) (1926-) a kozmikus eredetű neutrínók észleléséért

13 Cserenkov-sugárzás Cserenkov-fény hullámfront

Kamiokande-II detektor Discovery of of neutrino neutrino oscillations oscillations Discovery A nagy PM csövek alkamasak elektron és müon által keltett Cserenkov-kúp megkülönböztetésére: megerősítette

4749 pe pe Inner: Outer: 22 hits, hits, 11 pe pe (in-time) (in-time) Outer: Trigger ID: ID: x3 x3 Trigger wall: 1243. 1243. cm cm DD wall: FC e-like, e-like, pp == 571.

14 Kamiokande-II detektor Discovery of of neutrino neutrino oscillations oscillations Discovery A nagy PM csövek alkamasak elektron és müon által keltett Cserenkov-kúp megkülönböztetésére: megerősítette a Napneutrínó hiányt Discovery of neutrino oscillations Super-Kamiokande Super-Kamiokande Run Event Event Run :1:5: :1:5:45 Inner: hits, hits, pe pe Inner: Outer: 22 hits, hits, 11 pe pe (in-time) (in-time) Outer: Trigger ID: ID: x3 x3 Trigger wall: cm cm DD wall: FC e-like, e-like, pp == MeV/c MeV/c FC elektronneutrínó elektronzápor Time(ns) Time(ns) 95 << >12 > elektron Times Times (ns) (ns) Super-Kamiokande Super-Kamiokande Run 311 Event 2195 Run 311 Event 2195 müonneutrínó :7:44: :7:44:11 Inner: 811 hits, 2338 pe Inner: 811 hits, 2338 pe Outer: hits, pe (in-time) Outer: hits, pe (in-time) Trigger ID: x3 Trigger ID: x3 D wall: cm D wall: cm FC mu-like, p = MeV/c FC mu-like, p = MeV/c müon Time(ns) Time(ns) < 972 < >128 > müon Times (ns) Times (ns)

15 Légköri neutrínók rejtélye kozmikus részecske νμ + anti-νμ νe + anti-νe = 2 adat elmélet elektron események 93, ± 9, 6 88,5 müon események 85, 2 ± 9, 2 144,

16 A rejtélyek magyarázata az ízrezgés a neutrínók repülésük közben egymásba alakulnak 1% n m kis távolságon nincs átalakulás a Föld átmérõje nagy távolságon 5%-os eséllyel átalakul a neutrínó x m 5% n / 5% n q = 45 Dm = (,1 ev/ c ) E = 2 GeV n θ = 45 1% n x neutrínó repülési úthossza (km)

17 A 215. évi fizikai Nobel díj Takaaki Kajita Arthur B. McDonald a neutrínó-ízrezgés felfedezéséért, ami bizonyítja, hogy a neutrínóknak van tömegük

18 vége

Hasonló dokumentumok

Hogyan tegyük láthatóvá a láthatatlant?

Hogyan tegyük láthatóvá a láthatatlant? Trócsányi Zoltán Eötvös Loránd Tudományegyetem és MTA-DE Részecskefizikai Kutatócsoport Bolyai Kollégium Budapest 2019. április 24 2015. évi Fizikai Nobel-díj Takaaki